JP6169715B2 - Multiplexed communication system and work robot - Google Patents

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Description

本発明は、多重化通信システム及びその多重化通信システムにより作業に拘わるデータを伝送する作業用ロボットに関するものである。   The present invention relates to a multiplexed communication system and a working robot that transmits data related to work by the multiplexed communication system.

従来、電子部品実装装置などの作業用ロボットは、例えば、電子部品を吸着する吸着ノズルの位置や向き等を変更する駆動源として電磁モータが装着ヘッドに内蔵されている。また、作業用ロボットは、前記電磁モータの変位等を検出するエンコーダから出力されるエンコーダ信号に基づいて電磁モータを駆動制御するアンプ部が装置本体側に設けられる。この種の作業用ロボットでは、吸着ノズルをより多様な方向に精度よく移動させるために、より多くの電磁モータを装着ヘッドに内蔵したいという要望がある。その一方で、作業用ロボットは、装着ヘッドに搭載する電磁モータやエンコーダの装置数が増加すると、アンプ部とエンコーダ等とを接続する通信線の数が増加し配線スペースが拡大する、あるいは通信線の断線の可能性が高まるなどの不具合が生じる。これに対し、アンプ部とエンコーダとの通信線の数を少なくするためにエンコーダ信号を多重化して共通の通信線を介して伝送する多重化通信システムがある(例えば、特許文献1など)。   2. Description of the Related Art Conventionally, work robots such as electronic component mounting apparatuses have built-in electromagnetic motors as a drive source for changing the position and orientation of a suction nozzle that sucks electronic components. In addition, the work robot is provided with an amplifier unit on the apparatus main body side for driving and controlling the electromagnetic motor based on an encoder signal output from an encoder that detects the displacement of the electromagnetic motor. In this type of work robot, there is a demand to incorporate more electromagnetic motors in the mounting head in order to move the suction nozzle in various directions with high accuracy. On the other hand, when the number of electromagnetic motors and encoders mounted on the mounting head increases, the working robot increases the number of communication lines that connect the amplifier unit and the encoder, etc. Inconveniences such as increased possibility of disconnection occur. On the other hand, there is a multiplexed communication system in which encoder signals are multiplexed and transmitted via a common communication line in order to reduce the number of communication lines between the amplifier unit and the encoder (for example, Patent Document 1).

特許第3186490号公報Japanese Patent No. 3186490

上記特許文献1に開示される多重化通信システムは、複数のエンコーダがエンコーダ信号の送信を要求された場合に予め設定される識別情報に基づいて順番に共通の通信線に送信する。しかしながら、この多重化通信システムでは、エンコーダの高分解能化によってエンコーダ信号のビット数が増加した場合や電磁モータの数が増加した場合に、複数のエンコーダ信号を順番に多重化して伝送する1周期が長くなる。その結果、アンプ部は、送信の順番が遅いエンコーダになるほどエンコーダ信号に基づく電磁モータに対するフィードバック制御の応答速度に遅延が生じ制御性能が低下する。このため、高分解能なエンコーダを搭載する場合や電磁モータの装置数が増加した場合にも応答速度が維持できる多重化通信システムが望まれている。   The multiplexed communication system disclosed in Patent Document 1 transmits a plurality of encoders to a common communication line in order based on identification information set in advance when transmission of encoder signals is requested. However, in this multiplexed communication system, when the number of bits of an encoder signal increases or the number of electromagnetic motors increases due to higher resolution of the encoder, there is one period for multiplexing and transmitting a plurality of encoder signals in order. become longer. As a result, in the amplifier unit, the response speed of the feedback control with respect to the electromagnetic motor based on the encoder signal is delayed and the control performance is deteriorated as the encoder becomes slower in transmission order. Therefore, there is a demand for a multiplexed communication system that can maintain a response speed even when a high-resolution encoder is mounted or when the number of electromagnetic motor devices increases.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、エンコーダ信号を多重化して伝送するにあたり、エンコーダ信号に基づいた電磁モータに対する制御の応答速度を好適に維持可能な多重化通信システム及び作業用ロボットを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a multiplexed communication system and work capable of suitably maintaining the response speed of control for an electromagnetic motor based on the encoder signal when the encoder signal is multiplexed and transmitted. The purpose is to provide a robot.

上記課題を鑑みてなされた本願に開示される技術に係る多重化通信システムは、複数の電磁モータの変位を検出するエンコーダから出力されるエンコーダ信号を多重化した多重化データ列を送信する多重化手段と、多重化データ列に含まれる複数ビットのうち、多重化データ列を送信する複数の送信回数のうち、予め設定されたタイミングの送信回数の多重化データ列に対しエンコーダに応じてビット割り当てされるビットの各々に、エンコーダ信号及びエンコーダ信号のデータの有無に拘わる情報をビット割り当てするビット割り当て手段と、を備えることを特徴とする。   A multiplexing communication system according to the technology disclosed in the present application made in view of the above problems is a multiplexing that transmits a multiplexed data sequence in which encoder signals output from encoders that detect displacements of a plurality of electromagnetic motors are multiplexed. And bit allocation according to an encoder for a multiplexed data sequence having a preset number of transmissions out of a plurality of transmission times for transmitting the multiplexed data sequence among a plurality of bits included in the multiplexed data sequence Bit allocation means for allocating bits associated with the presence or absence of encoder signal and encoder signal data to each bit.

また、上記課題を鑑みてなされた本願に開示される技術に係る作業用ロボットは、可動部によりワークを保持して作業を実施する作業用ロボットであって、作業に拘わるデータの伝送を多重化通信システムにより伝送する。この多重化通信システムは、複数の電磁モータの変位を検出するエンコーダから出力されるエンコーダ信号を多重化した多重化データ列を送信する多重化手段と、多重化データ列に含まれる複数ビットのうち、多重化データ列を送信する複数の送信回数のうち、予め設定されたタイミングの送信回数の多重化データ列に対しエンコーダに応じてビット割り当てされるビットの各々に、エンコーダ信号及びエンコーダ信号のデータの有無に拘わる情報をビット割り当てするビット割り当て手段と、を備える。   In addition, the working robot according to the technology disclosed in the present application, which has been made in view of the above problems, is a working robot that performs a work while holding a work by a movable portion, and multiplexes data transmission related to the work. Transmit by communication system. The multiplexed communication system includes a multiplexing means for transmitting a multiplexed data sequence obtained by multiplexing encoder signals output from encoders that detect displacements of a plurality of electromagnetic motors, and a plurality of bits included in the multiplexed data sequence. The encoder signal and the encoder signal data are assigned to each bit assigned according to the encoder with respect to the multiplexed data sequence having a preset number of times of transmission among a plurality of transmission times of transmitting the multiplexed data sequence. Bit allocation means for allocating information regarding whether or not there is a bit.

本願に開示される技術によれば、エンコーダ信号を多重化して伝送するにあたり、エンコーダ信号に基づいた電磁モータに対する制御の応答速度を好適に維持可能な多重化通信システム及び作業用ロボットを提供することができる。   According to the technology disclosed in the present application, it is possible to provide a multiplexed communication system and a working robot capable of suitably maintaining a control response speed for an electromagnetic motor based on an encoder signal when multiplexing and transmitting an encoder signal. Can do.

本実施例の作業用ロボットを説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the working robot of a present Example. 多重化通信装置の送信データ合成処理部を示すブロック図。The block diagram which shows the transmission data synthetic | combination process part of a multiplexing communication apparatus. 多重化通信装置の受信データ分離処理部を示すブロック図。The block diagram which shows the received data separation process part of a multiplexing communication apparatus. 多重化通信システムにおいて伝送される多重化データ列としてのフレームデータの構成と送信データの関係を示す図。The figure which shows the structure of the frame data as a multiplexed data sequence transmitted in a multiplexing communication system, and the relationship of transmission data. コントローラと多重化通信装置との起動後の処理内容を示すフローチャート。The flowchart which shows the processing content after starting with a controller and a multiplexing communication apparatus. コントローラと多重化通信装置との起動後の処理内容を示すフローチャート。The flowchart which shows the processing content after starting with a controller and a multiplexing communication apparatus. アンプとリニアスケールとの通信を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating communication with amplifier and a linear scale. アンプとリニアスケールとの間で伝送されるデータの構造を示す図。The figure which shows the structure of the data transmitted between amplifier and a linear scale. 別例の多重化通信システムにおいて伝送される多重化データ列としてのフレームデータの構成と送信データの関係を示す図。The figure which shows the structure of the frame data as a multiplexed data sequence transmitted in the multiplexing communication system of another example, and the relationship of transmission data.

以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。初めに、本願の通信システムを適用する装置の一例として作業用ロボットについて説明する。
(作業用ロボット10の構成)
図1は、作業用ロボット10に適用される多重化通信システムの構成を示す模式図である。図1に示すように、作業用ロボット10は、作業用ロボット10を設置する場所に固定的に設ける装置本体20と、装置本体20に対して相対的に移動する可動部30とを備える。装置本体20は、コントローラ21と、Y軸リニア用サーボアンプ22と、X軸リニア用サーボアンプ23と、3軸ロータリ用サーボアンプ24,25とを備える。可動部30は、Y軸用リニアモータ31と、X軸用リニアモータ32と、6つのロータリ型サーボモータ33〜38とを備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a working robot will be described as an example of an apparatus to which the communication system of the present application is applied.
(Configuration of work robot 10)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a multiplexed communication system applied to the work robot 10. As shown in FIG. 1, the working robot 10 includes an apparatus main body 20 that is fixedly provided at a place where the working robot 10 is installed, and a movable unit 30 that moves relative to the apparatus main body 20. The apparatus main body 20 includes a controller 21, a Y-axis linear servo amplifier 22, an X-axis linear servo amplifier 23, and three-axis rotary servo amplifiers 24 and 25. The movable unit 30 includes a Y-axis linear motor 31, an X-axis linear motor 32, and six rotary servomotors 33 to 38.

可動部30は、各モータ31〜38の駆動に応じて例えばX軸、Y軸及びZ軸の各方向への自由度を有して変位駆動されるロボットアームを備える。作業用ロボット10は、コントローラ21の制御に基づいて、例えば、生産ラインを搬送される対象物に可動部30(ロボットアーム)に保持されたワークの取り付けなどの作業を実施する作業用ロボットである。コントローラ21は、CPU、RAM等を備えたコンピュータを主体として構成されている。コントローラ21は、フィールドネットワーク用ケーブル41により各アンプ22〜25のスレーブ回路(図示略)と接続されている。ここでいうフィールドネットワーク(制御用ネットワーク)とは、例えば、MECHATROLINK(登録商標)−IIIであり、コントローラ21がマスターとなり、スレーブ回路に接続されたアンプ22〜25とのデータの送受信を行うネットワークを構築し、配線の統合(削減)等を実現してネットワーク構築のコスト低減を図るものである。   The movable unit 30 includes a robot arm that is driven to be displaced with a degree of freedom in each direction of the X axis, the Y axis, and the Z axis, for example, according to the driving of the motors 31 to 38. The work robot 10 is a work robot that performs work such as attaching a work held by a movable unit 30 (robot arm) to an object conveyed on a production line, for example, based on the control of the controller 21. . The controller 21 is mainly composed of a computer having a CPU, a RAM and the like. The controller 21 is connected to slave circuits (not shown) of the amplifiers 22 to 25 by a field network cable 41. The field network (control network) here is, for example, MECHATRLINK (registered trademark) -III, a network in which the controller 21 serves as a master and transmits / receives data to / from the amplifiers 22 to 25 connected to the slave circuit. The network construction costs are reduced by implementing integration (reduction) of wiring and the like.

アンプ22〜25の各々は、エンコーダ用ケーブル42により多重化通信装置29に接続されている。作業用ロボット10は、装置本体20に設けられた多重化通信装置29が、可動部30に設けられた多重化通信装置39と多重通信用ケーブル11で接続されている。多重通信用ケーブル11は、例えばGigabit Etherenet(登録商標)の通信規格に準拠したLANケーブルやUSB(Universal Serial Bus)3.0の通信規格に準拠したUSBケーブルである。作業用ロボット10は、可動部30に設けられた各モータ33〜38のエンコーダ信号を多重化通信装置39によりフレームデータFRMDに多重化し多重通信用ケーブル11を通じて多重化通信装置29に伝送する。多重化通信装置29は、受信したフレームデータFRMDの多重化を解除して個々のエンコーダ信号に対応するアンプ22〜25に転送する。   Each of the amplifiers 22 to 25 is connected to the multiplexing communication device 29 by an encoder cable 42. In the working robot 10, a multiplex communication device 29 provided in the apparatus main body 20 is connected to a multiplex communication device 39 provided in the movable unit 30 by a multiplex communication cable 11. The multiplex communication cable 11 is, for example, a LAN cable conforming to the communication standard of Gigabit Etherenet (registered trademark) or a USB cable conforming to the communication standard of USB (Universal Serial Bus) 3.0. The work robot 10 multiplexes encoder signals of the motors 33 to 38 provided in the movable unit 30 into frame data FRMD by the multiplex communication device 39 and transmits the frame data FRMD to the multiplex communication device 29 through the multiplex communication cable 11. The multiplexing communication device 29 demultiplexes the received frame data FRMD and transfers it to the amplifiers 22 to 25 corresponding to the individual encoder signals.

コントローラ21は、アンプ22〜25を介して可動部30の各モータ31〜38を制御する。Y軸リニア用サーボアンプ22は、可動部30のY軸用リニアモータ31に対応している。可動部30には、Y軸用リニアモータ31の駆動に応じてY軸方向に沿ったガイドレール上を移動する可動部30(ロボットアーム)の位置を検出するリニアスケール51が設けられている。リニアスケール51は、可動部30のY軸方向の位置(Y座標値)等のエンコーダ信号を通信プロトコル変換器52に出力する。通信プロトコル変換器52は、多重化通信装置39とエンコーダ用ケーブル61で接続されている。通信プロトコル変換器52は、多重化通信装置29,39を介してリニアスケール51のエンコーダ信号をY軸リニア用サーボアンプ22に送信する。Y軸リニア用サーボアンプ22は、転送されたエンコーダ信号をフィールドネットワーク用ケーブル41を介してコントローラ21に転送する。コントローラ21は、リニアスケール51のエンコーダ信号に基づいてY軸リニア用サーボアンプ22を介してY軸用リニアモータ31を制御する。可動部30は、Y軸用リニアモータ31の駆動に応じて例えば、ロボットアームがY軸方向に駆動する。   The controller 21 controls the motors 31 to 38 of the movable unit 30 via the amplifiers 22 to 25. The Y-axis linear servo amplifier 22 corresponds to the Y-axis linear motor 31 of the movable unit 30. The movable unit 30 is provided with a linear scale 51 that detects the position of the movable unit 30 (robot arm) that moves on the guide rail along the Y-axis direction in accordance with the drive of the Y-axis linear motor 31. The linear scale 51 outputs an encoder signal such as the position (Y coordinate value) of the movable unit 30 in the Y-axis direction to the communication protocol converter 52. The communication protocol converter 52 is connected to the multiplexing communication device 39 by an encoder cable 61. The communication protocol converter 52 transmits the encoder signal of the linear scale 51 to the Y-axis linear servo amplifier 22 via the multiplexed communication devices 29 and 39. The Y-axis linear servo amplifier 22 transfers the transferred encoder signal to the controller 21 via the field network cable 41. The controller 21 controls the Y-axis linear motor 31 via the Y-axis linear servo amplifier 22 based on the encoder signal of the linear scale 51. In the movable unit 30, for example, the robot arm is driven in the Y-axis direction according to the drive of the Y-axis linear motor 31.

同様に、X軸リニア用サーボアンプ23は、可動部30のX軸用リニアモータ32に対応している。可動部30には、X軸用リニアモータ32の駆動に応じてX軸方向に沿ったガイドレール上を移動する可動部30の位置を検出するリニアスケール53が設けられている。リニアスケール53のエンコーダ信号は、通信プロトコル変換器54を介して多重化通信装置39に出力される。コントローラ21は、リニアスケール53のエンコーダ信号に基づいてX軸リニア用サーボアンプ23を介してX軸用リニアモータ32を制御する。   Similarly, the X-axis linear servo amplifier 23 corresponds to the X-axis linear motor 32 of the movable unit 30. The movable unit 30 is provided with a linear scale 53 that detects the position of the movable unit 30 that moves on the guide rail along the X-axis direction in accordance with the drive of the X-axis linear motor 32. The encoder signal of the linear scale 53 is output to the multiplexing communication device 39 via the communication protocol converter 54. The controller 21 controls the X-axis linear motor 32 via the X-axis linear servo amplifier 23 based on the encoder signal of the linear scale 53.

ロータリ型サーボモータ33〜35(以下、「サーボモータ」という場合がある)は、3つの出力軸を構成しており、例えば、ロボットアームのワークを保持するハンドをX軸、Y軸、Z軸の各方向や回転方向等に駆動をさせる。なお、サーボモータ36〜38は、サーボモータ33〜35と同様の構成であるため、その説明を適宜省略する。サーボモータ33〜35の各々に設けられたロータリエンコーダ55は、各サーボモータ33〜35の位置情報などのエンコーダ信号をエンコーダ用ケーブル61を介して多重化通信装置39に出力する。3軸ロータリ用サーボアンプ(以下、「サーボアンプ」という場合がある)24は、多重化通信装置29,39を介して転送されたエンコーダ信号に基づいてサーボモータ33〜35の各々を駆動する。例えば、サーボモータ33は、U相,V相,W相の各相のコイルを有する三相交流で駆動するサーボモータであり、図示しない電源線を介して各相のコイルがサーボアンプ24に接続されている。サーボモータ33は、サーボアンプ24から電源線を通じて供給される三相交流に応じて駆動する。同様に、他のサーボモータ34,35の各々は、サーボアンプ24から電源線を通じて供給される三相交流に応じて駆動する。なお、サーボモータ36〜38の各々に設けられたロータリエンコーダ57は、各サーボモータ36〜38のエンコーダ信号をエンコーダ用ケーブル61を介して多重化通信装置39に出力する。サーボアンプ25は、多重化通信装置29,39を介して転送されたエンコーダ信号に基づいてサーボモータ36〜38の各々を駆動する。   The rotary servo motors 33 to 35 (hereinafter sometimes referred to as “servo motors”) constitute three output shafts. For example, the hand holding the workpiece of the robot arm is set to the X axis, the Y axis, and the Z axis. It is driven in each direction or rotational direction. The servo motors 36 to 38 have the same configuration as that of the servo motors 33 to 35, and thus description thereof will be omitted as appropriate. The rotary encoder 55 provided in each of the servo motors 33 to 35 outputs an encoder signal such as position information of each servo motor 33 to 35 to the multiplexing communication device 39 via the encoder cable 61. A three-axis rotary servo amplifier (hereinafter also referred to as “servo amplifier”) 24 drives each of the servo motors 33 to 35 based on the encoder signal transferred via the multiplexing communication devices 29 and 39. For example, the servo motor 33 is a servo motor that is driven by a three-phase alternating current having a coil of each phase of U phase, V phase, and W phase, and each phase coil is connected to the servo amplifier 24 via a power line (not shown). Has been. The servo motor 33 is driven according to the three-phase alternating current supplied from the servo amplifier 24 through the power line. Similarly, each of the other servo motors 34 and 35 is driven according to a three-phase alternating current supplied from the servo amplifier 24 through a power line. The rotary encoder 57 provided in each of the servo motors 36 to 38 outputs the encoder signal of each servo motor 36 to 38 to the multiplexing communication device 39 via the encoder cable 61. The servo amplifier 25 drives each of the servo motors 36 to 38 based on the encoder signal transferred via the multiplexing communication devices 29 and 39.

次に、多重化通信システムで伝送されるエンコーダ信号に対する誤り確認処理について説明する。なお、以下の説明では、多重化通信装置39を送信側、多重化通信装置29を受信側とした場合を中心に説明する。また、8つのモータ31〜38に対応するリニアスケール51,53及びロータリエンコーダ55,57の各々のエンコーダ信号をエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8と称して説明する。図2は多重化通信装置39の送信部分を中心に示すブロック図である。また、図3は多重化通信装置29の受信部分を中心に示すブロック図である。図2に示す多重化通信装置39の送信データ合成処理部201は、各装置から出力されるエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8に対し誤り訂正符号の付加処理を行う。   Next, an error confirmation process for an encoder signal transmitted in a multiplexed communication system will be described. In the following description, the case where the multiplexing communication device 39 is the transmission side and the multiplexing communication device 29 is the reception side will be mainly described. The encoder signals of the linear scales 51 and 53 and the rotary encoders 55 and 57 corresponding to the eight motors 31 to 38 will be described as encoder signals ENCD1 to ENCD8. FIG. 2 is a block diagram centering on the transmission portion of the multiplexing communication device 39. FIG. 3 is a block diagram mainly showing the reception part of the multiplex communication device 29. The transmission data composition processing unit 201 of the multiplexing communication device 39 shown in FIG. 2 performs error correction code addition processing on the encoder signals ENCD1 to ENCD8 output from each device.

(送信データ合成処理部201の構成)
リニアスケール51から通信プロトコル変換器52(図1参照)を介して出力されたエンコーダ信号ENCD1は、データ取込部203に一時的に取り込まれ、FEC付与部211によりハミング符号の前方誤り訂正符号FEC(7,4)が付与される。例えば、データ取込部203は、リニアスケール51(通信プロトコル変換器52)からエンコーダ信号ENCD1をHDLC(High level Data Link Control procedure)の通信規格に準拠した通信で読み出す際に、開始フラグS1及び終了フラグE1(図8参照)を検出し必要なデータDATA2を取り込む処理を実行する。フレーム分割部221は、FECが付与されたエンコーダ信号ENCD1をフレームデータFRMDに応じて分割する。フレーム分割部221は、分割したエンコーダ信号ENCD1を多重化部219(MUX)に出力する。計数部234は、多重化部219がフレームデータFRMDを送信した回数を計数する。フレーム分割部221は、計数部234から出力される計数値に応じて次のデータをFEC付与部211から読み出す処理を行う。なお、FEC付与部211は、エンコーダ信号ENCD1の入力に応じてデータの有無を示す情報(図4参照)を付加した上でハミング符号の前方誤り訂正符号FEC(7,4)を付与する。また、他の装置(リニアスケール53、ロータリエンコーダ55,57)から出力されるエンコーダ信号ENCD2〜ENCD8の処理については、エンコーダ信号ENCD1と同様であるため、説明を省略する。
(Configuration of transmission data composition processing unit 201)
The encoder signal ENCD1 output from the linear scale 51 via the communication protocol converter 52 (see FIG. 1) is temporarily captured by the data capturing unit 203, and the FEC appending unit 211 performs the forward error correction code FEC of the Hamming code. (7, 4) is given. For example, the data fetch unit 203 reads the start flag S1 and the end flag when reading the encoder signal ENCD1 from the linear scale 51 (communication protocol converter 52) by communication conforming to the communication standard of HDLC (High level Data Link Control procedure). A process of detecting the flag E1 (see FIG. 8) and fetching necessary data DATA2 is executed. The frame dividing unit 221 divides the encoder signal ENCD1 to which FEC is added according to the frame data FRMD. The frame dividing unit 221 outputs the divided encoder signal ENCD1 to the multiplexing unit 219 (MUX). The counting unit 234 counts the number of times that the multiplexing unit 219 has transmitted the frame data FRMD. The frame dividing unit 221 performs processing for reading the next data from the FEC adding unit 211 in accordance with the count value output from the counting unit 234. The FEC adding unit 211 adds a forward error correction code FEC (7, 4) of the Hamming code after adding information (see FIG. 4) indicating the presence / absence of data according to the input of the encoder signal ENCD1. Further, the processing of the encoder signals ENCD2 to ENCD8 output from the other devices (linear scale 53, rotary encoders 55 and 57) is the same as that of the encoder signal ENCD1, and thus the description thereof is omitted.

(受信データ分離処理部301の構成)
多重化部219は、入力されたエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を、例えば、入力ポートに対して割り当てた一定時間(タイムスロット)に応じて多重化する。多重化部219により多重化されたデータは、例えば、Gigabit Etherenet(登録商標)の通信規格に準拠した外部端子242を介してフレームデータFRMDとして多重通信用ケーブル11に送出される。図3に示す多重化通信装置29は、多重通信用ケーブル11を通じて転送されたフレームデータFRMDを外部端子342を介して受信する。多重化通信装置29の受信データ分離処理部301は、非多重化部(DEMUX)319によりフレームデータFRMDから各エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8が分離される。受信データ分離処理部301は、分離された各エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8に対して誤り検出・訂正処理を行う。
(Configuration of received data separation processing unit 301)
The multiplexing unit 219 multiplexes the input encoder signals ENCD1 to ENCD8 according to, for example, a predetermined time (time slot) assigned to the input port. The data multiplexed by the multiplexing unit 219 is sent to the multiplex communication cable 11 as frame data FRMD via, for example, an external terminal 242 compliant with the Gigabit Etherenet (registered trademark) communication standard. The multiplex communication device 29 shown in FIG. 3 receives the frame data FRMD transferred through the multiplex communication cable 11 via the external terminal 342. In the reception data separation processing unit 301 of the multiplexing communication device 29, the encoder signals ENCD1 to ENCD8 are separated from the frame data FRMD by the demultiplexing unit (DEMUX) 319. The reception data separation processing unit 301 performs error detection / correction processing on the separated encoder signals ENCD1 to ENCD8.

エンコーダ信号ENCD1は、複数のフレームデータFRMDに分割されたエンコーダ信号ENCD1がフレーム合成部311により合成される。計数部332は、非多重化部319がフレームデータFRMDを受信した回数を計数する。フレーム合成部311は、計数部332から出力される計数値に応じてエンコーダ信号ENCD1を合成し復号訂正処理部312に出力する。復号訂正処理部312は、合成されたエンコーダ信号ENCD1に対しハミング符号の前方誤り訂正符号(FEC)に応じて誤り検出を行ない、必要に応じて誤ったデータ値の訂正処理を行なう。訂正されたエンコーダ信号ENCD1は、データ出力部303に一時的に蓄積されY軸リニア用サーボアンプ22に転送される。なお、他のエンコーダ信号ENCD2〜ENCD8の処理については、エンコーダ信号ENCD1と同様であるため、説明を省略する。また、図2に示す多重化通信装置39が備える受信データ分離処理部202の構成及び動作については、上記した受信データ分離処理部301と同様であるため、説明を省略する。同様に、図3に示す多重化通信装置29が備える送信データ合成処理部302の構成及び動作については、図2に示す送信データ合成処理部201と同様であるため、説明を省略する。   The encoder signal ENCD1 is synthesized by the frame synthesis unit 311 from the encoder signal ENCD1 divided into a plurality of frame data FRMD. The counting unit 332 counts the number of times that the demultiplexing unit 319 has received the frame data FRMD. The frame synthesizing unit 311 synthesizes the encoder signal ENCD1 according to the count value output from the counting unit 332 and outputs the synthesized signal to the decoding correction processing unit 312. The decoding correction processing unit 312 performs error detection on the synthesized encoder signal ENCD1 according to the forward error correction code (FEC) of the Hamming code, and corrects an erroneous data value as necessary. The corrected encoder signal ENCD 1 is temporarily stored in the data output unit 303 and transferred to the Y-axis linear servo amplifier 22. Since the processing of the other encoder signals ENCD2 to ENCD8 is the same as that of the encoder signal ENCD1, description thereof will be omitted. The configuration and operation of the reception data separation processing unit 202 provided in the multiplexing communication device 39 shown in FIG. Similarly, the configuration and operation of the transmission data composition processing unit 302 included in the multiplexing communication device 29 illustrated in FIG. 3 are the same as those of the transmission data composition processing unit 201 illustrated in FIG.

図4は、多重化データ列としてのフレームデータFRMDの各ビット位置のデータを示している。フレームデータFRMDは、例えば1フレームが8ビットで構成されている。多重化通信装置29,39は、1フレーム当りの周期が8nsec(周波数が125MHz)に設定され、1Gbps(8ビット×125MHz)の通信回線を構築する。この通信回線は半2重通信である。図4は、フレームデータFRMDを送信する1クロック(例えば8nsec)ごとに送信されるデータを示している。フレームデータFRMDは、20クロックを1サイクル(1周期)として、半周期ごとに送受信が切り替えられる。図4は半周期(1/2サイクル)の0〜10クロックを示している。従って、図4に示す例では、多重化通信装置29,39は、10クロック目で互いに同期を取って送受信を切り替える。   FIG. 4 shows data at each bit position of the frame data FRMD as a multiplexed data string. In the frame data FRMD, for example, one frame is composed of 8 bits. The multiplexing communication devices 29 and 39 set the cycle per frame to 8 nsec (frequency is 125 MHz) and construct a communication line of 1 Gbps (8 bits × 125 MHz). This communication line is half-duplex communication. FIG. 4 shows data transmitted every clock (for example, 8 nsec) for transmitting the frame data FRMD. Transmission / reception of the frame data FRMD is switched every half cycle with 20 clocks as one cycle (one cycle). FIG. 4 shows 0 to 10 clocks of a half cycle (1/2 cycle). Therefore, in the example shown in FIG. 4, the multiplexing communication devices 29 and 39 switch transmission and reception in synchronization with each other at the tenth clock.

フレームデータFRMDは、1/2サイクル(10クロック)のうち、エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を送信する前の3クロック(図示例ではクロック0〜2)でヘッダ情報などの制御情報が設定されている。また、フレームデータFRMDは、1/2サイクル(10クロック)のうち、6クロック(図示例ではクロック3〜9)にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8に係るデータが設定されている。フレームデータFRMDは、先頭ビット(ビット位置0)〜ビット位置7までの各ビットがこの順にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8に対応している。フレームデータFRMDは、クロック3,5における各ビット位置にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8(図中の「E1D〜E8D」)がビット割り当てされる。また、フレームデータFRMDは、クロック4,6における各ビット位置にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8のデータの有無を示す情報(図中の「E1D有〜E8D有」)がビット割り当てされる。データの有無を示す情報は、例えば、フレームデータFRMDのデータ転送レートに対して低速なエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8が各ビット位置0〜7に設定されているか否かを示すための情報である。エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8とエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8の有無を示す情報とは、各サイクルで交互に設定される。また、フレームデータFRMDは、1サイクルのうち、3クロック(図示例ではクロック7〜9)が訂正符号FEC(7,4)として付加される3ビットの符号ビットが設定される。エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8は、フレーム分割部221によりフレームデータFRMDの対応するビット割り当てのビット幅に応じて分割されて多重化部219に転送される。そして、多重化通信装置29,39は、3クロック続けて訂正符号FEC(7,4)が設定されたフレームデータFRMDを送信した後、10クロックで互いに同期を取って送受信を切り替える。なお、図4に示すフレームデータFRMDの構成は一例であり、適宜変更できる。例えば、図4に示すフレームデータFRMDの構成は、リニアスケール51,53及びロータリエンコーダ55,57が位置情報などのデータをシリアルで伝送する方式(シリアル伝送方式)のエンコーダとして構成された場合を例示しているが、他の方式のエンコーダで構成された場合にはフレームデータFRMDの各ビット位置のデータを変更してもよい。この他の方式のエンコーダを用いた場合のフレームデータFRMDの構成については後述する(図9参照)。   In the frame data FRMD, control information such as header information is set in 3 clocks (clocks 0 to 2 in the illustrated example) before transmitting encoder signals ENCD1 to ENCD8 in 1/2 cycle (10 clocks). In addition, in the frame data FRMD, data related to the encoder signals ENCD1 to ENCD8 is set in 6 clocks (clocks 3 to 9 in the illustrated example) in 1/2 cycle (10 clocks). In the frame data FRMD, each bit from the first bit (bit position 0) to bit position 7 corresponds to the encoder signals ENCD1 to ENCD8 in this order. In the frame data FRMD, the encoder signals ENCD1 to ENCD8 ("E1D to E8D" in the figure) are assigned to the respective bit positions in the clocks 3 and 5. Further, in the frame data FRMD, information indicating the presence / absence of data of the encoder signals ENCD1 to ENCD8 ("E1D present to E8D present" in the figure) is assigned to each bit position in the clocks 4 and 6. The information indicating the presence / absence of data is, for example, information indicating whether or not the low-speed encoder signals ENCD1 to ENCD8 are set at the bit positions 0 to 7 with respect to the data transfer rate of the frame data FRMD. The encoder signals ENCD1 to ENCD8 and the information indicating the presence or absence of the encoder signals ENCD1 to ENCD8 are set alternately in each cycle. In addition, in the frame data FRMD, 3 code bits to which 3 clocks (clocks 7 to 9 in the illustrated example) are added as the correction code FEC (7, 4) in one cycle are set. The encoder signals ENCD1 to ENCD8 are divided by the frame dividing unit 221 according to the bit width of the corresponding bit allocation of the frame data FRMD and transferred to the multiplexing unit 219. The multiplexing communication devices 29 and 39 transmit frame data FRMD in which the correction code FEC (7, 4) is set continuously for 3 clocks, and then switch between transmission and reception in synchronization with each other with 10 clocks. The configuration of the frame data FRMD shown in FIG. 4 is an example and can be changed as appropriate. For example, the configuration of the frame data FRMD shown in FIG. 4 exemplifies a case where the linear scales 51 and 53 and the rotary encoders 55 and 57 are configured as encoders of a system (serial transmission system) that serially transmits data such as position information. However, in the case of being configured by an encoder of another method, the data at each bit position of the frame data FRMD may be changed. The configuration of the frame data FRMD when another type of encoder is used will be described later (see FIG. 9).

(ビット割り当て手段)
ここで、作業用ロボット10は、多重化通信装置39のみを可動部30とは別体で設け、多重化通信装置39以外の可動部30の装置(例えば、ロボットアーム)を、別体とした多重化通信装置39に対し着脱可能な構成としてもよい。この場合、多重化通信装置39の送信データ合成処理部201は、交換可能な種類の異なるロボットアーム(多重化通信装置39以外の可動部30の装置)が有するエンコーダから入力されるエンコーダ信号ENCDの入力数(接続したエンコーダの数など)に応じて、フレームデータFRMDのエンコーダ信号ENCDを設定するビット位置のうち入力データがない(エンコーダ信号ENCDが入力されない)ビット位置を非処理対象に設定することが好ましい。具体的には、図4に示すように、フレームデータFRMDは、エンコーダ信号ENCDに対応するビット位置として第0〜7の8ビット幅が設定されている。例えば、送信データ合成処理部201は、多重化通信装置39に対し着脱可能なロボットアーム(可動部30)が交換され可動部30が内蔵するロータリエンコーダ57の数が変更されたことを検出する。送信データ合成処理部201は、例えば、確認信号をロボットアームに送出しその応答からロータリエンコーダ57が1個であることやロータリエンコーダ57が接続されている外部端子がどれであるかなどを検出する。また、送信データ合成処理部201は、フレームデータFRMDのロータリエンコーダ57に対応する3ビット(ビット位置5〜7)のうち、入力データがない、即ちロータリエンコーダ57が接続されていない2ビット(例えば、ビット位置6,7)に当該ビット位置が非処理対象であることを示すデータ(例えば、ビット値が常に「0」)を設定する。このような構成では、エンコーダ(ロータリ型サーボモータ33〜38)の数が少ないロボットアームに交換した場合にもフレームデータFRMDの構成等を変更することなく多重化通信を実行することができる。
(Bit allocation means)
Here, the working robot 10 is provided with only the multiplexed communication device 39 separately from the movable unit 30, and the device (for example, a robot arm) of the movable unit 30 other than the multiplexed communication device 39 is separated. It is good also as a structure which can be attached or detached with respect to the multiplexing communication apparatus 39. FIG. In this case, the transmission data composition processing unit 201 of the multiplex communication device 39 receives an encoder signal ENCD input from an encoder of a different replaceable robot arm (a device of the movable unit 30 other than the multiplex communication device 39). According to the number of inputs (the number of connected encoders, etc.), the bit position where there is no input data (the encoder signal ENCD is not inputted) among the bit positions where the encoder signal ENCD of the frame data FRMD is set is set as a non-processing target. Is preferred. Specifically, as shown in FIG. 4, in the frame data FRMD, the 0th to 7th 8-bit widths are set as bit positions corresponding to the encoder signal ENCD. For example, the transmission data composition processing unit 201 detects that the robot arm (movable unit 30) that can be attached to and detached from the multiplexing communication device 39 is replaced and the number of rotary encoders 57 built in the movable unit 30 is changed. The transmission data composition processing unit 201 sends, for example, a confirmation signal to the robot arm, and detects from the response that there is one rotary encoder 57 and which external terminal is connected to the rotary encoder 57. . Also, the transmission data composition processing unit 201 has 2 bits (for example, the rotary encoder 57 is not connected) out of 3 bits (bit positions 5 to 7) corresponding to the rotary encoder 57 of the frame data FRMD (for example, the rotary encoder 57 is not connected). , Data indicating that the bit position is not to be processed (for example, the bit value is always “0”) is set in the bit positions 6 and 7). With such a configuration, multiplexed communication can be executed without changing the configuration of the frame data FRMD or the like even when the robot arm is replaced with a robot arm having a small number of encoders (rotary servomotors 33 to 38).

(多重化通信システムの通信の確立及び通信エラー処理)
次に、多重化通信システムの起動時の通信確立及び通信中のエラー処理について説明する。多重化通信装置29が備える送信部としての送信データ合成処理部201(図2参照)及び受信部としての受信データ分離処理部301(図3参照)は、プログラム可能なロジックデバイス、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)の回路ブロックとして構成される。このうち、例えば、受信データ分離処理部301の非多重化部319は、多重通信用ケーブル11における通信確立及び通信エラーを示す信号をコントローラ21に送信する。
(Establishing communication and communication error processing of multiplexed communication system)
Next, communication establishment at the time of activation of the multiplexed communication system and error processing during communication will be described. A transmission data synthesis processing unit 201 (see FIG. 2) as a transmission unit and a reception data separation processing unit 301 (see FIG. 3) as a reception unit included in the multiplexing communication device 29 are programmable logic devices such as FPGA (Field Programmable Gate Array). Among these, for example, the demultiplexing unit 319 of the received data separation processing unit 301 transmits a signal indicating communication establishment and communication error in the multiplex communication cable 11 to the controller 21.

多重化通信システムの通信の確立処理及び通信中のエラー処理について、図5及び図6に示すフローチャートに従って説明する。
まず、コントローラ21は、作業用ロボット10の起動にともなって処理(図5の左側のフローの処理)を開始する。コントローラ21は、例えば、生産ラインのネットワークに接続された統括制御装置(図示略)から生産ジョブの指令を受信する(ステップS11)。なお、作業用ロボット10は、コントローラ21が作業用ロボット10内のメモリから生産ジョブを読み出して処理する単独で動作する装置として構成してもよい。コントローラ21は、生産ジョブの開始に先立ち、多重通信の確立を示す多重内部状態信号SI1を多重化通信装置29から受信する処理を開始する(ステップS12)。コントローラ21は、多重化通信装置29から多重内部状態信号SI1が入力されるまで待ち状態となる(ステップS13:NO)。
Communication establishment processing and error processing during communication in the multiplexed communication system will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
First, the controller 21 starts processing (the processing of the flow on the left side of FIG. 5) with the activation of the work robot 10. The controller 21 receives, for example, a production job command from an overall control device (not shown) connected to the production line network (step S11). The work robot 10 may be configured as a device that operates independently, in which the controller 21 reads and processes a production job from the memory in the work robot 10. Prior to the start of the production job, the controller 21 starts a process of receiving a multiplexed internal state signal SI1 indicating the establishment of multiplexed communication from the multiplexed communication device 29 (step S12). The controller 21 waits until the multiplexed internal state signal SI1 is input from the multiplexed communication device 29 (step S13: NO).

一方、多重化通信装置29は、作業用ロボット10の起動にともなって処理(図5の右側のフローの処理)を開始する。多重化通信装置29は、装置本体20が備えるメモリ等からコンフィグレーションデータを読み出して送信データ合成処理部201及び受信データ分離処理部301を含むFPGA内の回路ブロックを構築する処理を開始する(ステップS21)。多重化通信装置29は、コンフィグレーションが完了すると、送信データ合成処理部201が対向する多重化通信装置39の受信データ分離処理部301に向けて通信回線を構築する処理を開始する確認信号を送信する(ステップS22)。多重化通信装置29は、多重化通信装置39から応答信号を受信するまで定期的に確認信号を送信して通信回線の構築を実行する(ステップS23:NO)。多重化通信装置29は、受信データ分離処理部301の非多重化部319が多重化通信装置39からの応答信号を受信し通信回線の構築が完了すると(ステップS23:YES)、コントローラ21に向けて通信を確立した旨の多重内部状態信号SI1を送信する(ステップS24)。コントローラ21は、多重内部状態信号SI1を受信し通信回線の確立を検出すると(ステップS13:YES)、アンプ22〜25を起動する(図6のステップS14)。コントローラ21は、アンプ22〜25の全てから起動の完了を示す信号が入力されるまではアンプ22〜25に対する制御を停止する(ステップS15:NO)。コントローラ21は、アンプ22〜25の起動完了を検出すると(ステップS15:YES)、確立された通信回線を介した多重化通信システムにおいてデータを伝送しつつ、可動部30による生産作業を開始する(ステップS16)。   On the other hand, the multiplexing communication device 29 starts the process (the process on the right side of FIG. 5) when the work robot 10 is activated. The multiplexing communication device 29 starts the process of reading the configuration data from the memory or the like included in the device main body 20 and constructing the circuit block in the FPGA including the transmission data synthesis processing unit 201 and the reception data separation processing unit 301 (step) S21). When the configuration is completed, the multiplex communication device 29 transmits a confirmation signal for starting a process of constructing a communication line to the reception data separation processing unit 301 of the multiplex communication device 39 facing the transmission data combining processing unit 201. (Step S22). The multiplexing communication device 29 periodically transmits a confirmation signal until the response signal is received from the multiplexing communication device 39, and executes the construction of the communication line (step S23: NO). When the demultiplexing unit 319 of the received data separation processing unit 301 receives the response signal from the multiplexed communication device 39 and the construction of the communication line is completed (step S23: YES), the multiplexed communication device 29 is directed to the controller 21. Then, a multiple internal state signal SI1 indicating that communication has been established is transmitted (step S24). When the controller 21 receives the multiplexed internal state signal SI1 and detects the establishment of the communication line (step S13: YES), the controller 21 activates the amplifiers 22 to 25 (step S14 in FIG. 6). The controller 21 stops control of the amplifiers 22 to 25 until a signal indicating completion of activation is input from all of the amplifiers 22 to 25 (step S15: NO). When the controller 21 detects completion of activation of the amplifiers 22 to 25 (step S15: YES), the controller 21 starts production work by the movable unit 30 while transmitting data in the multiplexed communication system via the established communication line ( Step S16).

一方で、多重化通信装置29は、通信回線を確立すると、多重化通信装置39とのデータ伝送を開始する(図6のステップS25)。多重化通信装置29は、作業中の通信回線の異常(通信エラー)を監視する。例えば、多重化通信装置29は、確認信号を多重化通信装置39に定期的に送信してその応答信号を確認することで通信エラーを判定する(ステップS26:NO)。多重化通信装置29は、通信エラーを検出した場合(ステップS26:YES)に、コントローラ21に多重異常信号SI2を送信する(ステップS27)。   On the other hand, when the communication line 29 is established, the multiplexing communication device 29 starts data transmission with the multiplexing communication device 39 (step S25 in FIG. 6). The multiplexing communication device 29 monitors an abnormality (communication error) of the communication line being worked on. For example, the multiplexing communication device 29 determines a communication error by periodically transmitting a confirmation signal to the multiplexing communication device 39 and confirming the response signal (step S26: NO). If the multiplexing communication device 29 detects a communication error (step S26: YES), the multiplexing communication device 29 transmits a multiplex abnormality signal SI2 to the controller 21 (step S27).

また、多重化通信装置29,39は、通信回線の通信エラーの他に、多重化の対象信号を出力する装置との接続を監視する。例えば、多重化通信装置29は、コントローラ21やアンプ22〜25との接続に異常がないかを定期的に監視する。また、例えば、多重化通信装置39は、リニアスケール51との接続に異常がないかを定期的に監視する。多重化通信装置29,39は、他の装置から所定時間だけ入力がない場合や確認信号に対する応答がない場合に接続の異常を検出する。多重化通信装置29,39は、接続異常を検出するとコントローラ21に多重異常信号SI2を送信する(ステップS27)。   In addition to the communication error of the communication line, the multiplexing communication devices 29 and 39 monitor the connection with the device that outputs the signal to be multiplexed. For example, the multiplexing communication device 29 periodically monitors whether there is an abnormality in the connection with the controller 21 or the amplifiers 22 to 25. Further, for example, the multiplexing communication device 39 periodically monitors whether there is an abnormality in the connection with the linear scale 51. Multiplex communication devices 29 and 39 detect a connection abnormality when there is no input from another device for a predetermined time or when there is no response to the confirmation signal. When the multiplexing communication devices 29 and 39 detect a connection abnormality, the multiplexing communication devices 29 and 39 transmit a multiplexing abnormality signal SI2 to the controller 21 (step S27).

コントローラ21は、作業用ロボット10が作業を開始すると、多重化通信装置29から多重異常信号SI2の入力があるか否かを監視する(ステップS17)。コントローラ21は、多重異常信号SI2の入力がなければ(ステップS18:NO)、生産作業(ステップS16,S17)を継続して実行する。また、コントローラ21は、多重化通信装置29から多重異常信号SI2が入力されると(ステップS18:YES)、アンプ22〜25の停止やアラーム表示などのエラー処理を実行する。   When the work robot 10 starts work, the controller 21 monitors whether or not a multiplex abnormality signal SI2 is input from the multiplex communication device 29 (step S17). If there is no input of the multiple abnormality signal SI2 (step S18: NO), the controller 21 continues the production work (steps S16 and S17). Further, when the multiplex abnormality signal SI2 is input from the multiplex communication device 29 (step S18: YES), the controller 21 executes error processing such as stopping the amplifiers 22 to 25 and displaying an alarm.

(アンプ22〜25の起動タイミング)
次に、アンプ22〜25の起動タイミングについて説明する。上記した通り、多重化通信装置29は、作業用ロボット10の起動にともなって、コンフィグレーションデータに基づいて送信データ合成処理部201等を含むFPGA内の回路ブロックを構築する処理を行う(図5のステップS21参照)。また、多重化通信装置29は、コンフィグレーションが完了すると多重化通信装置39と通信回線の構築を開始する(ステップS22,S23)。従って、作業用ロボット10は、起動してから装着作業が開始できる状態になるまでには多重化通信システムを準備する一定時間を要する。
(Startup timing of amplifiers 22 to 25)
Next, the activation timing of the amplifiers 22 to 25 will be described. As described above, the multiplexing communication device 29 performs a process of constructing a circuit block in the FPGA including the transmission data synthesis processing unit 201 and the like based on the configuration data as the work robot 10 is activated (FIG. 5). Step S21). In addition, when the configuration is completed, the multiplexed communication device 29 starts to construct a communication line with the multiplexed communication device 39 (steps S22 and S23). Therefore, the work robot 10 requires a certain time for preparing the multiplexed communication system after it is activated until it can start the mounting work.

一方、アンプ22〜25は、起動にともなって対向する装置(リニアスケール51やロータリエンコーダ55)の状態を確認する必要がある。しかしながら、上記した通り、作業用ロボット10は、起動を開始してから一定時間はデータ伝送が困難であるため、多重化通信装置29とアンプ22〜25とを同時に起動させるとアンプ22〜25からリニアスケール51などへの状態確認を行う通信がエラーとして処理されることとなる。そこで、本実施例の多重化通信装置29は、アンプ22〜25との起動タイミングの調整が図られている。多重化通信装置29は、ステップS23(図5参照)において通信回線の確立を判定している。また、コントローラ21は、多重化通信装置29が通信回線の確立を検出して送信する多重内部状態信号SI1を受信するまではアンプ22〜25を起動しない設定となっている(ステップS13)。これにより、アンプ22〜25は、通信回線が確実に確立されてから対向する装置に対する通信を開始するため、通信エラーなどの不具合が生じることなく適切にデータの送受信が行われる。   On the other hand, it is necessary for the amplifiers 22 to 25 to check the state of the devices (the linear scale 51 and the rotary encoder 55) that face each other upon activation. However, as described above, since the work robot 10 is difficult to transmit data for a certain period of time after starting, if the multiplex communication device 29 and the amplifiers 22 to 25 are started simultaneously, the amplifiers 22 to 25 Communication for checking the status to the linear scale 51 or the like is processed as an error. Therefore, in the multiplexing communication device 29 of this embodiment, the start timing of the amplifiers 22 to 25 is adjusted. The multiplexing communication device 29 determines the establishment of the communication line in step S23 (see FIG. 5). In addition, the controller 21 is set so that the amplifiers 22 to 25 are not activated until the multiplexed communication device 29 receives the multiplexed internal state signal SI1 that is transmitted after detecting the establishment of the communication line (step S13). As a result, the amplifiers 22 to 25 start communication with the opposite device after the communication line has been reliably established, so that data is appropriately transmitted and received without causing problems such as communication errors.

なお、コントローラ21は、多重内部状態信号SI1による判定を行わずに、多重化通信装置29,39の起動が開始される時点を起点とした遅延時間(以下、「起動遅延時間」という)が経過した後にアンプ22〜25を起動する設定でもよい。図5に示すように、ステップS21における起動時のコンフィグレーションは、例えば回路ブロックの構築が完了するまでに約1s(秒)を要する。また、ステップS22における通信確立の処理は、例えば通信回線が確立されるまでに約3s(秒)を要する。従って、コントローラ21は、例えば起動から5秒の起動遅延時間が経過した後に、アンプ22〜25を起動することで、アンプ22〜25と対向する装置とのエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8の送受信が適切に行われる。また、上記した起動遅延時間が経過したか否かの確認は、コントローラ21が実施せずに、多重化通信装置29がコントローラ21に対して通知する構成でもよい。   Note that the controller 21 does not make a determination based on the multiplexed internal state signal SI1, and a delay time (hereinafter referred to as “startup delay time”) from the start of the activation of the multiplexed communication devices 29 and 39 has elapsed. After that, the amplifiers 22 to 25 may be activated. As shown in FIG. 5, the startup configuration in step S21 requires, for example, about 1 s (seconds) until the construction of the circuit block is completed. The communication establishment process in step S22 requires about 3 s (seconds) until the communication line is established, for example. Therefore, for example, the controller 21 activates the amplifiers 22 to 25 after the activation delay time of 5 seconds has elapsed since the activation, so that the encoder signals ENCD1 to ENCD8 can be appropriately transmitted and received with the devices facing the amplifiers 22 to 25. Done. In addition, it may be configured that the multiplexing communication device 29 notifies the controller 21 without the controller 21 confirming whether or not the above-described activation delay time has elapsed.

(アンプ22,23とリニアスケール51,53との通信)
次に、アンプ22,23とリニアスケール51,53との通信について説明する。以下の説明では、一例としてY軸リニア用サーボアンプ22とのリニアスケール51との通信について説明する。図7に示すように、多重化通信装置39は、送受信切替手段601を介して通信プロトコル変換器52及びリニアスケール51に接続されている。なお、図7は、説明を理解し易くするために多重化通信装置29,39が備える各装置を省略して示している。本実施例のリニアスケール51は、通信プロトコル変換器52を介してアンプ22と同期式の半2重通信によりエンコーダ信号ENCD1の送受信を行う。同期式通信は、例えば、HDLC(High level Data Link Control procedure)の通信規格に準拠した通信であり、通信速度は例えば8Mbpsである。また、この同期式通信は、ノイズに強いマンチェスタ符号を用いてデータが伝送されるものとする。この場合、マンチェスタ符号化後の通信速度は4Mbpsである。
(Communication between the amplifiers 22 and 23 and the linear scales 51 and 53)
Next, communication between the amplifiers 22 and 23 and the linear scales 51 and 53 will be described. In the following description, communication with the linear scale 51 with the Y-axis linear servo amplifier 22 will be described as an example. As shown in FIG. 7, the multiplexed communication device 39 is connected to the communication protocol converter 52 and the linear scale 51 via the transmission / reception switching unit 601. Note that FIG. 7 omits each device included in the multiplexed communication devices 29 and 39 for easy understanding of the description. The linear scale 51 of the present embodiment transmits and receives the encoder signal ENCD1 through the communication protocol converter 52 and the amplifier 22 by synchronous half-duplex communication. The synchronous communication is, for example, communication conforming to a communication standard of HDLC (High level Data Link Control procedure), and the communication speed is, for example, 8 Mbps. In this synchronous communication, data is transmitted using a Manchester code that is resistant to noise. In this case, the communication speed after Manchester encoding is 4 Mbps.

本実施例のリニアスケール51は、アンプ22が処理する通信プロトコル(例えばHDLC)と異なる通信プロトコルで通信を行う。通信プロトコル変換器52は、リニアスケール51の入出力データをHDLCに準拠した同期式通信の入出力データに変換し送受信切替手段601に出力する。送受信切替手段601は、通信プロトコル変換器52との半2重通信の送信及び受信を切り替える。同様に、多重化通信装置29が備える送受信切替手段602は、アンプ22と接続される通信線における半2重通信の送受信を切り替える。なお、送受信切替手段601,602は、FPGA等のプログラム可能なロジックデバイスの回路ブロックである。   The linear scale 51 of this embodiment performs communication using a communication protocol different from the communication protocol (for example, HDLC) processed by the amplifier 22. The communication protocol converter 52 converts the input / output data of the linear scale 51 into input / output data of synchronous communication conforming to HDLC, and outputs it to the transmission / reception switching means 601. The transmission / reception switching unit 601 switches between transmission and reception of half duplex communication with the communication protocol converter 52. Similarly, the transmission / reception switching unit 602 included in the multiplexed communication device 29 switches transmission / reception of half-duplex communication on the communication line connected to the amplifier 22. The transmission / reception switching means 601 and 602 are circuit blocks of programmable logic devices such as FPGA.

図8は、アンプ22とリニアスケール51との半2重通信の一例を示している。アンプ22及びリニアスケール51の各々は、周期T1の間にデータの送信をそれぞれ1回実施する。周期T1は例えば61μsである。アンプ22は、周期T2においてリニアスケール51に向けてデータDATA1(エンコーダ信号ENCD1)を送信する。周期T2は、例えば30μsである。アンプ22は、データDATA1の先頭に開始フラグS1を付加し、データDATA1の最後に終了フラグE1を付加して送受信切替手段602に出力する。開始フラグS1及び終了フラグE1は、任意のビット値であり例えば「01111110」の8ビットのデータである。また、アンプ22は、1周期前のデータ伝送が終了して次のデータDATA1の送信を開始する前に、同期を確立するためのダミーデータD1を送信する。ダミーデータD1は、例えば「1111・・・」のビット値であり、同一の信号レベル(例えばハイレベル)のビットが連続するデータである。このデータDATA1の送信は、多重化通信装置29(例えば、フレーム分割部221)によりフレームデータFRMDの対応するビット位置のビット幅に分割されて伝送される。   FIG. 8 shows an example of half-duplex communication between the amplifier 22 and the linear scale 51. Each of the amplifier 22 and the linear scale 51 transmits data once during the period T1. The period T1 is, for example, 61 μs. The amplifier 22 transmits data DATA1 (encoder signal ENCD1) toward the linear scale 51 in the period T2. The period T2 is, for example, 30 μs. The amplifier 22 adds a start flag S1 to the beginning of the data DATA1, adds an end flag E1 to the end of the data DATA1, and outputs the result to the transmission / reception switching unit 602. The start flag S1 and the end flag E1 are arbitrary bit values, for example, 8-bit data “01111110”. In addition, the amplifier 22 transmits dummy data D1 for establishing synchronization before data transmission one cycle before is completed and transmission of the next data DATA1 is started. The dummy data D1 has a bit value of “1111...”, For example, and is data in which bits having the same signal level (for example, high level) are continuous. The transmission of the data DATA1 is divided and transmitted by the multiplexing communication device 29 (for example, the frame dividing unit 221) after being divided into bit widths corresponding to the bit positions of the frame data FRMD.

また、リニアスケール51は、周期T2が終了した後、送受信の切替時間T3の経過後の周期T4においてアンプ22に向けてデータDATA2(エンコーダ信号ENCD1)を送信する。切替時間T3は例えば1μsである。周期T4は、例えば30μsである。なお、リニアスケール51から出力されるデータは、上記した通信プロトコル変換器52によりHDLCに準拠したデータDATA2に変換され開始フラグS2及び終了フラグE2が付加される。通信プロトコル変換器52により変換されたデータ(データDATA2等)は、送受信切替手段601を通じて多重化通信装置29に向けて転送され、対向する多重化通信装置29の送受信切替手段602からアンプ22に出力される。送受信切替手段602は、切替時間T3が経過してデータ(データDATA2等)の送信を開始する前に、アンプ22との同期を確立するためのダミーデータD2を送信する。   The linear scale 51 transmits data DATA2 (encoder signal ENCD1) to the amplifier 22 in a cycle T4 after the elapse of the transmission / reception switching time T3 after the cycle T2 ends. The switching time T3 is 1 μs, for example. The period T4 is, for example, 30 μs. The data output from the linear scale 51 is converted into data DATA2 conforming to HDLC by the communication protocol converter 52 described above, and a start flag S2 and an end flag E2 are added. Data (such as data DATA2) converted by the communication protocol converter 52 is transferred to the multiplexing communication device 29 through the transmission / reception switching unit 601 and output to the amplifier 22 from the transmission / reception switching unit 602 of the opposite multiplexing communication device 29. Is done. The transmission / reception switching unit 602 transmits dummy data D2 for establishing synchronization with the amplifier 22 before the transmission of data (data DATA2, etc.) is started after the switching time T3 has elapsed.

上記した半2重通信において、送受信切替手段602は、例えば、ダミーデータD1から開始フラグS1に信号レベルが変わる(ビット値が「1」から「0」に変わる)ビットの立ち下がりで送信の開始を検出する。また、送受信切替手段602は、終了フラグE1,E2を示すビット値「01111110」を検出した回数で送信の終了を検出する。例えば、送受信切替手段602は、ビットの立ち下がりを検出してからビット値「01111110」を1回検出、即ち終了フラグE1を検出するとアンプ22との通信の送受信を切り替える。また、送受信切替手段602は、ビットの立ち下がりを検出してからビット値「01111110」を3回(終了フラグE1,E2及び開始フラグS2)検出、即ち終了フラグE2をした時点で、アンプ22との通信の送受信を切り替える。これにより、送受信切替手段602は、データDATA1及びデータDATA2のビット幅が異なるデータ構造(通信規格)の半2重通信であっても、送信及び受信を切り替えるタイミングを適切に検出することが可能となる。なお、送受信切替手段601は、送受信切替手段602と同様の処理を通信プロトコル変換器52の入出力データに対して行うことで、送信及び受信を切り替えるタイミングを適切に検出することが可能となる。   In the half-duplex communication described above, the transmission / reception switching unit 602 starts transmission at the falling edge of the bit, for example, the signal level changes from the dummy data D1 to the start flag S1 (the bit value changes from “1” to “0”). Is detected. The transmission / reception switching unit 602 detects the end of transmission by the number of times the bit value “01111110” indicating the end flags E1 and E2 is detected. For example, when the bit value “01111110” is detected once after detecting the falling edge of the bit, that is, when the end flag E1 is detected, the transmission / reception switching unit 602 switches transmission / reception of communication with the amplifier 22. The transmission / reception switching means 602 detects the bit falling edge and then detects the bit value “01111110” three times (end flags E1, E2 and start flag S2), that is, when the end flag E2 is detected, Switch between sending and receiving communications. As a result, the transmission / reception switching unit 602 can appropriately detect the timing for switching between transmission and reception even in the half duplex communication of the data structure (communication standard) in which the bit widths of the data DATA1 and the data DATA2 are different. Become. Note that the transmission / reception switching unit 601 can appropriately detect the timing for switching between transmission and reception by performing the same processing as the transmission / reception switching unit 602 on the input / output data of the communication protocol converter 52.

また、図7に示すように、多重化通信装置39は、アンプ22からの同期式通信のデータDATA1を受信側で蓄積するバッファ部605を備える。同様に、多重化通信装置29は、リニアスケール51からの同期式通信のデータDATA2を受信側で蓄積するバッファ部606を備える。バッファ部605,606は、例えば、FIFO(First In First Out)方式の記憶領域を備える。ここで、図8に示す例では、周期T2においてアンプ22からリニアスケール51に送信されるデータのうち、開始フラグS1から終了フラグE1までの各ビットは、同期が保たれた状態で受信側の多重化通信装置39において送受信切替手段601から通信プロトコル変換器52(リニアスケール51)に出力される必要がある。しかしながら、図4に示すように、エンコーダ信号ENCD1(データDATA1)は、割り当てられたクロックのフレームデータFRMDの特定のビット位置で1ビットごとに送信されるため、アンプ22からリニアスケール51への通信が連続に送信されない。つまり、アンプ22からリニアスケール51へのデータ伝送は、多重化通信装置29,39の多重化通信による遅延時間が生じる。このため、アンプ22及びリニアスケール51のデータ伝送は、このような多重通信の遅延の他に、データの誤り発生率、ジッタ等に起因して同期ずれが生じる虞がある。   As shown in FIG. 7, the multiplexing communication device 39 includes a buffer unit 605 that accumulates synchronous communication data DATA1 from the amplifier 22 on the receiving side. Similarly, the multiplex communication device 29 includes a buffer unit 606 that accumulates synchronous communication data DATA2 from the linear scale 51 on the receiving side. The buffer units 605 and 606 include, for example, a FIFO (First In First Out) storage area. Here, in the example shown in FIG. 8, among the data transmitted from the amplifier 22 to the linear scale 51 in the period T2, the bits from the start flag S1 to the end flag E1 are synchronized with each other on the receiving side. In the multiplexed communication device 39, it is necessary to output from the transmission / reception switching means 601 to the communication protocol converter 52 (linear scale 51). However, as shown in FIG. 4, since the encoder signal ENCD1 (data DATA1) is transmitted bit by bit at a specific bit position of the frame data FRMD of the allocated clock, communication from the amplifier 22 to the linear scale 51 is performed. Are not sent continuously. That is, the data transmission from the amplifier 22 to the linear scale 51 causes a delay time due to the multiplexed communication of the multiplexed communication devices 29 and 39. For this reason, in the data transmission of the amplifier 22 and the linear scale 51, there is a possibility that a synchronization shift may occur due to a data error occurrence rate, jitter, etc. in addition to the delay of the multiplex communication.

そこで、本実施例の多重化通信装置29,39では、受信側においてエンコーダ信号ENCD1を一時的に蓄積するバッファ部605,606を設けることで同期式通信の構築を可能とする。例えば、バッファ部605は、予め設定されたデータ量、例えば1ビット幅(マンチェスタ符号化後の2ビット分)のデータ量のエンコーダ信号ENCD1を蓄積した後に、送受信切替手段601への送信を開始する構成となっている。なお、バッファ部605の記憶領域の容量は、多重化通信のデータ転送レートや同期式通信のデータDATA1が出力されるデータ出力間隔時間等に基づいてシミュレーションを行って設定される。バッファ部605は、アンプ22から送信され受信データ分離処理部301(図3参照)が復号、誤り処理をして出力したエンコーダ信号ENCD1を一時的に蓄積し送受信切替手段601へ出力する。これにより、送受信切替手段601は、多重化通信による遅延時間等がバッファ部605により解消され、同期が保たれた状態でエンコーダ信号ENCD1が転送される。従って、多重化通信装置39は、エンコーダ信号ENCD1をバッファ部605に蓄積して送受信切替手段601から通信プロトコル変換器52に出力することで多重化通信を介したデータ伝送による遅延等が生じてもアンプ22と通信プロトコル変換器52(リニアスケール51)との間において同期式通信が可能となる。同様に、多重化通信装置29は、通信プロトコル変換器52からのエンコーダ信号ENCD1をバッファ部606に蓄積することで、アンプ22と通信プロトコル変換器52との間において同期式通信が可能となる。   Therefore, in the multiplexing communication devices 29 and 39 of the present embodiment, it is possible to construct synchronous communication by providing buffers 605 and 606 for temporarily storing the encoder signal ENCD1 on the receiving side. For example, the buffer unit 605 starts transmission to the transmission / reception switching unit 601 after accumulating the encoder signal ENCD1 having a data amount set in advance, for example, a data amount of 1 bit width (two bits after Manchester encoding). It has a configuration. Note that the capacity of the storage area of the buffer unit 605 is set by performing a simulation based on the data transfer rate of multiplexed communication, the data output interval time at which data DATA1 of synchronous communication is output, and the like. The buffer unit 605 temporarily stores the encoder signal ENCD1 transmitted from the amplifier 22 and output by the reception data separation processing unit 301 (see FIG. 3) after decoding and error processing, and outputs the encoder signal ENCD1 to the transmission / reception switching unit 601. As a result, the transmission / reception switching means 601 transfers the encoder signal ENCD1 in a state in which the delay time or the like due to multiplexed communication is eliminated by the buffer unit 605 and synchronization is maintained. Therefore, the multiplexing communication device 39 accumulates the encoder signal ENCD1 in the buffer unit 605 and outputs it from the transmission / reception switching means 601 to the communication protocol converter 52, thereby causing a delay due to data transmission through the multiplexing communication. Synchronous communication is possible between the amplifier 22 and the communication protocol converter 52 (linear scale 51). Similarly, the multiplexing communication device 29 accumulates the encoder signal ENCD1 from the communication protocol converter 52 in the buffer unit 606, thereby enabling synchronous communication between the amplifier 22 and the communication protocol converter 52.

以上、詳細に説明した本実施例によれば以下の効果を奏する。
<効果1>作業用ロボット10の可動部30が備える多重化通信装置39は、リニアスケール51,53及びロータリエンコーダ55,57から出力されるエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8をフレームデータFRMD(多重化データ列)に多重化して送信する送信データ合成処理部201を備える(図2参照)。送信データ合成処理部201は、リニアスケール51,53及びロータリエンコーダ55,57の各々に対応するフレームデータFRMDのビット位置にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8をビット割り当てする。エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8が設定されるビット位置には、フレームデータFRMDを送信するサイクル毎にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8とエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8のデータの有無を示す情報とが交互に設定される。この構成では、エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8は、決められたサイクルの任意のビット位置で送信される。エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を送信するサイクルやビット位置は、例えばエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8に基づくモータ31〜38へのフィードバック制御に対して要求される応答速度、精度などの装着作業におけるデータの優先度に応じて変更される。また、エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を送信するサイクルやビット位置は、多重化通信装置29,39間の通信速度などの作業用ロボット10に搭載可能な通信手段の条件に応じても変更される。つまり、本実施例の作業用ロボット10は、多重化されるフレームデータFRMDに対し、エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を送信するサイクルやビット位置を適宜変更できる。従って、この構成では、エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8に基づいたモータ31〜38に対するフィードバック制御の応答速度を好適に維持可能な多重化通信システムが構築できる。
As described above, according to the present embodiment described in detail, the following effects can be obtained.
<Effect 1> The multiplexing communication device 39 provided in the movable unit 30 of the work robot 10 uses the encoder signals ENCD1 to ENCD8 output from the linear scales 51 and 53 and the rotary encoders 55 and 57 as frame data FRMD (multiplexed data string). ) Is transmitted (see FIG. 2). The transmission data composition processing unit 201 assigns bits of the encoder signals ENCD1 to ENCD8 to the bit positions of the frame data FRMD corresponding to the linear scales 51 and 53 and the rotary encoders 55 and 57, respectively. In the bit positions where the encoder signals ENCD1 to ENCD8 are set, the encoder signals ENCD1 to ENCD8 and information indicating the presence / absence of data of the encoder signals ENCD1 to ENCD8 are alternately set for each cycle in which the frame data FRMD is transmitted. In this configuration, the encoder signals ENCD1 to ENCD8 are transmitted at arbitrary bit positions in a determined cycle. The cycle and bit position at which the encoder signals ENCD1 to ENCD8 are transmitted depend on the priority of data in the mounting operation such as response speed and accuracy required for feedback control to the motors 31 to 38 based on the encoder signals ENCD1 to ENCD8, for example. Will be changed accordingly. The cycle and bit position for transmitting the encoder signals ENCD1 to ENCD8 are also changed according to the conditions of the communication means that can be mounted on the work robot 10 such as the communication speed between the multiplexing communication devices 29 and 39. That is, the working robot 10 of the present embodiment can appropriately change the cycle and bit position for transmitting the encoder signals ENCD1 to ENCD8 with respect to the multiplexed frame data FRMD. Therefore, with this configuration, it is possible to construct a multiplexed communication system that can favorably maintain the response speed of feedback control for the motors 31 to 38 based on the encoder signals ENCD1 to ENCD8.

<効果2>コントローラ21は、多重化通信装置29が通信回線の確立を検出して送信する多重内部状態信号SI1を受信するまでアンプ22〜25を起動しない(図5のステップS13参照)。これにより、アンプ22〜25は、通信回線が確実に確立されてから対向するリニアスケール51などに対する状態の問い合わせ等の通信を開始するため、起動時に通信エラーにより状態確認が不能となるなどの不具合が生じることなく好適にデータの送受信が開始される。 <Effect 2> The controller 21 does not activate the amplifiers 22 to 25 until the multiplexed communication device 29 receives the multiplexed internal state signal SI1 transmitted by detecting the establishment of the communication line (see step S13 in FIG. 5). As a result, the amplifiers 22 to 25 start communication such as a state inquiry to the opposing linear scale 51 after the communication line is reliably established. The transmission / reception of data is preferably started without the occurrence of.

<効果3>多重化通信装置39は、エンコーダ信号ENCD1を一時的に蓄積するバッファ部605(図7参照)が設けられている。これにより、多重化通信装置39は、エンコーダ信号ENCD1をバッファ部605に蓄積してから送受信切替手段601に出力することで多重化通信のデータ伝送による遅延等が生じてもリニアスケール51との間において同期式通信が可能となる。 <Effect 3> The multiplexing communication device 39 is provided with a buffer unit 605 (see FIG. 7) that temporarily stores the encoder signal ENCD1. As a result, the multiplexing communication device 39 accumulates the encoder signal ENCD1 in the buffer unit 605 and then outputs it to the transmission / reception switching means 601, so that a delay or the like due to data transmission in the multiplexing communication occurs. Synchronous communication becomes possible.

<効果4>多重化通信装置39が備える送受信切替手段601(図7参照)は、アンプ22とリニアスケール51(通信プロトコル変換器52)との間の半2重通信において、ダミーデータD1(図8参照)から開始フラグS1に信号レベルが変わるビットの立ち下がりで送信の開始を検出する。また、送受信切替手段601は、終了フラグE1,E2及び開始フラグS2を示すビット値を検出した回数で送信の終了を検出する。これにより、送受信切替手段601は、データDATA1及びデータDATA2のビット幅が異なるデータ構造(通信規格)の半2重通信であっても、送信及び受信を切り替えるタイミングを適切に検出することが可能となる。また、送受信切替手段601は、開始フラグS1のビット値を分析・判定等せずに、ビットの立ち下がりのみで送信の開始が判定できる。従って、送受信切替手段601は、小規模な処理回路で実現でき、例えば、FPGAの回路ブロックで構成することで多重化通信装置39の製造コストの低減が可能となる。 <Effect 4> The transmission / reception switching means 601 (see FIG. 7) included in the multiplexing communication device 39 is a dummy data D1 (see FIG. 7) in half-duplex communication between the amplifier 22 and the linear scale 51 (communication protocol converter 52). 8), the start of transmission is detected at the falling edge of the bit whose signal level changes to the start flag S1. Further, the transmission / reception switching unit 601 detects the end of transmission by the number of times the bit values indicating the end flags E1 and E2 and the start flag S2 are detected. As a result, the transmission / reception switching unit 601 can appropriately detect the timing for switching between transmission and reception even in the half duplex communication of the data structure (communication standard) in which the bit widths of the data DATA1 and the data DATA2 are different. Become. Further, the transmission / reception switching unit 601 can determine the start of transmission only by the falling edge of the bit without analyzing / determining the bit value of the start flag S1. Therefore, the transmission / reception switching unit 601 can be realized by a small processing circuit. For example, the transmission / reception switching unit 601 is configured by an FPGA circuit block, and thus the manufacturing cost of the multiplexed communication device 39 can be reduced.

<効果5>可動部30は、通信プロトコル変換器52を備える。通信プロトコル変換器52は、アンプ22の通信プロトコルと異なる通信プロトコルでデータ伝送を行うリニアスケール51の入出力データを、アンプ22の通信プロトコルに適合した入出力データに変換する。これにより、可動部30は、アンプ22と異なる通信プロトコルのリニアスケール51を多重化通信装置39に接続することが可能となる。 <Effect 5> The movable unit 30 includes a communication protocol converter 52. The communication protocol converter 52 converts input / output data of the linear scale 51 that performs data transmission using a communication protocol different from the communication protocol of the amplifier 22 into input / output data that conforms to the communication protocol of the amplifier 22. Accordingly, the movable unit 30 can connect the linear scale 51 having a communication protocol different from that of the amplifier 22 to the multiplexing communication device 39.

ここで、アンプ22〜25は、駆動制御部の一例である。リニアスケール51,53及びロータリエンコーダ55,57は、エンコーダの一例である。送信データ合成処理部201,302のフレーム分割部221及び多重化部219は、ビット割り当て手段を構成する。多重化通信装置29の図5に示すステップS24の処理は、通知手段を構成する。フレームデータFRMDは、多重化データ列の一例である。多重化部(MUX)219は、多重化手段の一例である。非多重化部(DEMUX)319は、復元手段の一例である。通信プロトコル変換器52は、プロトコル変換手段の一例である。   Here, the amplifiers 22 to 25 are examples of drive control units. The linear scales 51 and 53 and the rotary encoders 55 and 57 are examples of encoders. The frame division unit 221 and the multiplexing unit 219 of the transmission data synthesis processing units 201 and 302 constitute a bit allocation unit. The processing of step S24 shown in FIG. 5 of the multiplexing communication device 29 constitutes a notification means. The frame data FRMD is an example of a multiplexed data string. The multiplexing unit (MUX) 219 is an example of multiplexing means. The demultiplexing unit (DEMUX) 319 is an example of a restoration unit. The communication protocol converter 52 is an example of a protocol conversion unit.

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、本実施例では、Gigabit Etherenet(登録商標)の通信規格に準拠した多重通信用ケーブル11(LANケーブル)を介した多重化通信を例に説明したが、本願はこれに限定されるものではない。他の有線通信(例えば、光ファイバーケーブル、USBケーブルなど)を介した多重化通信においても同様に適用でき、有線ではなく無線通信においても同様に適用することができる。また、フレームデータFRMDのビット位置の構成やフレームデータFRMDに多重化するデータの種類(エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8以外のセンサ信号など)を適宜変更してもよい。例えば、上記実施例では、作業用ロボット10は、可動部30の全てのモータ31〜38(移動機構)のリニアスケール51,53及びロータリエンコーダ55,57のエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を多重化したが、エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8の少なくとも一つ、例えば可動部30をY軸方向へ移動させるY軸用リニアモータ31(リニアスケール51)に対応するエンコーダ信号ENCD1のみをフレームデータFRMDで転送する構成でもよい。これにより、固定部(装置本体20のアンプ22〜25)と、可動部30に備える装置とを接続するケーブルの可撓性やデータ転送レートなどに応じて、可動部30の各々の装置のデータを多重化通信システムにより伝送する必要があるか否かを選択できる作業用ロボット10が構成できる。
In addition, this invention is not limited to said Example, It cannot be overemphasized that various improvement and change are possible within the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the present embodiment, the multiplex communication via the multiplex communication cable 11 (LAN cable) conforming to the communication standard of Gigabit Etherenet (registered trademark) has been described as an example. However, the present application is not limited to this. Absent. The present invention can be similarly applied to multiplexed communication via other wired communication (for example, an optical fiber cable, a USB cable, etc.), and can be similarly applied to wireless communication instead of wired communication. Further, the configuration of the bit position of the frame data FRMD and the type of data multiplexed on the frame data FRMD (sensor signals other than the encoder signals ENCD1 to ENCD8) may be changed as appropriate. For example, in the above embodiment, the work robot 10 multiplexes the linear scales 51 and 53 of all the motors 31 to 38 (moving mechanism) of the movable unit 30 and the encoder signals ENCD1 to ENCD8 of the rotary encoders 55 and 57. Further, at least one of the encoder signals ENCD1 to ENCD8, for example, only the encoder signal ENCD1 corresponding to the Y-axis linear motor 31 (linear scale 51) for moving the movable portion 30 in the Y-axis direction may be transferred by the frame data FRMD. . Accordingly, the data of each device of the movable unit 30 is determined according to the flexibility of the cable connecting the fixed unit (the amplifiers 22 to 25 of the device main body 20) and the device provided in the movable unit 30, the data transfer rate, and the like. It is possible to configure the working robot 10 that can select whether or not it is necessary to transmit the data via a multiplexed communication system.

また、上記実施例では、可動部30は、リニアスケール51,53及びロータリエンコーダ55,57として、位置情報などのデータをシリアルで伝送する方式(シリアル伝送方式)のエンコーダを備えたが、これに限らず、他の方式例えばA,B,Zの各相のパルスをパラレルに伝送する方式(パラレル伝送方式)のエンコーダを備えてもよく、あるいは方式が異なる複数種類のエンコーダを備える構成でもよい。図9は、可動部30が備える8個のエンコーダをすべてパラレル伝送方式のロータリエンコーダとした場合のフレームデータFRMDの各ビット位置のデータを示している。なお、以下の説明では、図4と同様の構成(ビット値の設定)についての説明を適宜省略する。   In the above-described embodiment, the movable unit 30 includes encoders that transmit data such as position information serially (serial transmission system) as the linear scales 51 and 53 and the rotary encoders 55 and 57. Not limited to this, an encoder of another system, for example, a system (parallel transmission system) that transmits pulses of each phase of A, B, and Z in parallel may be provided, or a configuration including a plurality of types of encoders having different systems may be used. FIG. 9 shows data at each bit position of the frame data FRMD when all of the eight encoders provided in the movable unit 30 are parallel transmission type rotary encoders. In the following description, description of the same configuration (bit value setting) as in FIG. 4 will be omitted as appropriate.

図9に示すフレームデータFRMDは、クロック3におけるビット位置0〜7までの各ビット位置にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8(図中の「E1D〜E8D」)がビット割り当てされている。このE1D〜E8Dの各々には、例えばロータリエンコーダの回転軸の回転にともなって出力されるA相のパルス数(回転量)を示すデータが設定される。また、フレームデータFRMDは、クロック4における各ビット位置に例えばロータリエンコーダの回転方向に係るデータ(図中の「E1N〜E8N」)がビット割り当てされている。このE1N〜E8Nの各々は、例えば、ロータリエンコーダが時計回り(CW)に回転しA相のパルス信号の立ち上がり時にB相のパルス信号がLOWレベルであればビット値に「0」が設定される。また、このE1N〜E8Nの各々は、例えば、ロータリエンコーダが反時計回り(CCW)に回転しA相のパルス信号の立ち上がり時にB相のパルス信号がHighレベルであればビット値に「1」が設定される。また、フレームデータFRMDは、クロック5における各ビット位置にZ相のパルス信号の信号レベル(Highレベル又はLOWレベル)のデータ(図中の「E1Z〜E8Z」)がビット割り当てされている。Z相のパルス信号は、例えば、ロータリエンコーダの1回転に1回だけHighレベルのパルスが出力される。また、フレームデータFRMDは、クロック6における各ビット位置にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8のデータ(クロック3の「E1D〜E8D」)の有無を示す情報がビット割り当てされている。上記したように、この構成では、他の伝送方式のエンコーダであってもエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8のデータ形式に応じてフレームデータFRMDの構成を変更することで、上記実施例と同様の効果を得ることができる。   In the frame data FRMD shown in FIG. 9, the encoder signals ENCD1 to ENCD8 (“E1D to E8D” in the figure) are assigned to bits at bit positions 0 to 7 in the clock 3. In each of E1D to E8D, for example, data indicating the number of A-phase pulses (rotation amount) output in accordance with the rotation of the rotary shaft of the rotary encoder is set. In the frame data FRMD, for example, data (“E1N to E8N” in the figure) related to the rotation direction of the rotary encoder is assigned to each bit position in the clock 4. For each of E1N to E8N, for example, if the rotary encoder rotates clockwise (CW) and the B-phase pulse signal is LOW at the rise of the A-phase pulse signal, the bit value is set to “0”. . Each of E1N to E8N has a bit value of “1” if, for example, the rotary encoder rotates counterclockwise (CCW) and the B-phase pulse signal is at a high level when the A-phase pulse signal rises. Is set. In the frame data FRMD, data (“E1Z to E8Z” in the figure) of the signal level (High level or LOW level) of the Z-phase pulse signal is assigned to each bit position in the clock 5. As the Z-phase pulse signal, for example, a high-level pulse is output only once per rotation of the rotary encoder. In the frame data FRMD, information indicating the presence / absence of the data of the encoder signals ENCD1 to ENCD8 ("E1D to E8D" of the clock 3) is assigned to each bit position in the clock 6. As described above, with this configuration, the same effect as in the above embodiment can be obtained by changing the configuration of the frame data FRMD according to the data format of the encoder signals ENCD1 to ENCD8 even in an encoder of another transmission method. be able to.

また、上記実施例では生産作業を実施する作業用ロボット10を例に説明したが、本願の多重化通信システムはこれに限定されることなく、例えば電子部品を回路基板に実装する電子部品装着装置のデータ伝送に適用してもよい。また、例えば切削等を行う工作機械に適用してもよい。   In the above-described embodiment, the working robot 10 for performing the production work has been described as an example. However, the multiplexed communication system of the present application is not limited to this, for example, an electronic component mounting apparatus for mounting electronic components on a circuit board. The present invention may be applied to data transmission. Moreover, you may apply to the machine tool which performs cutting etc., for example.

次に、上記実施例の内容から導き出される技術的思想について記載する。
(イ)前記ビット割り当て手段は、前記エンコーダ信号の入力数に比べてビット割り当てした前記ビットのビット幅が大きい場合に、ビット割り当てした複数のビットのうち、前記エンコーダ信号の入力がないものに対応する前記ビットを非処理対象に設定することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の多重化通信システム。
このような構成では、多重化通信システムの一部を変更又は交換するなどによって、エンコーダの数が減少しエンコーダ信号の入力数が減少した場合にも多重化データ列の構成を変更することなく多重化通信を継続することができる。
Next, the technical idea derived from the contents of the above embodiment will be described.
(A) The bit allocation means corresponds to a plurality of bits allocated with no input of the encoder signal, when the bit width of the bits allocated is larger than the number of inputs of the encoder signal. The multiplexed communication system according to claim 1, wherein the bit to be set is set as a non-processing target.
In such a configuration, even when the number of encoders decreases and the number of encoder signal inputs decreases due to, for example, changing or exchanging a part of the multiplexed communication system, multiplexing is performed without changing the configuration of the multiplexed data sequence. Communication can be continued.

(ロ)前記電磁モータ及び前記エンコーダを有する可動部が着脱可能に接続されるものであり、
前記ビット割り当て手段は、当該多重化通信システムに接続される前記可動部が有する前記エンコーダから入力される前記エンコーダ信号の入力数が減少した場合に、前記エンコーダ信号の入力がないものに対応する前記ビットを非処理対象に設定することを特徴とする上記(イ)に記載の多重化通信システム。
このような構成では、着脱可能な可動部を交換しエンコーダの数が減少するなどによってエンコーダ信号の入力数が減少した場合にも多重化データ列の構成を変更することなく多重化通信を継続することができる。
(B) The movable part having the electromagnetic motor and the encoder is detachably connected,
The bit allocation means corresponds to a case in which the encoder signal is not input when the number of encoder signals input from the encoder included in the movable unit connected to the multiplexed communication system decreases. The multiplexed communication system according to (a), wherein the bit is set as a non-processing target.
In such a configuration, multiplexed communication is continued without changing the configuration of the multiplexed data sequence even when the number of encoder signal inputs is reduced, for example, by replacing the detachable movable part and reducing the number of encoders. be able to.

29,39 多重化通信装置、10 作業用ロボット、22〜25 アンプ、201 送信データ合成処理部、211 FEC付与部、219 多重化部、301 受信データ分離処理部、319 非多重化部、601,602 送受信切替手段、605,606 バッファ部。 29, 39 Multiplexing communication device, 10 working robot, 22-25 amplifier, 201 transmission data synthesis processing unit, 211 FEC adding unit, 219 multiplexing unit, 301 received data separation processing unit, 319 demultiplexing unit, 601 602 Transmission / reception switching means, 605, 606 Buffer unit.

Claims (10)

複数の電磁モータの変位を検出するエンコーダから出力されるエンコーダ信号を多重化した多重化データ列を送信する多重化手段と、
前記多重化データ列に含まれる複数ビットのうち、前記多重化データ列を送信する複数の送信回数のうち、予め設定されたタイミングの送信回数の前記多重化データ列に対し前記エンコーダに応じてビット割り当てされるビットの各々に、前記エンコーダ信号及び前記エンコーダ信号のデータの有無に拘わる情報をビット割り当てするビット割り当て手段と、
を備えることを特徴とする多重化通信システム。
Multiplexing means for transmitting a multiplexed data string obtained by multiplexing encoder signals output from an encoder that detects displacement of a plurality of electromagnetic motors;
Of the plurality of bits included in the multiplexed data string, among the plurality of transmission times for transmitting the multiplexed data string, bits according to the encoder with respect to the multiplexed data string at the preset number of times of transmission Bit allocation means for allocating information related to the presence or absence of data of the encoder signal and the encoder signal to each of the allocated bits;
A multiplexed communication system comprising:
前記エンコーダ信号に応じて前記電磁モータを駆動制御する駆動制御部に対し、前記駆動制御部を起動する起動タイミングを通知する通知手段を備え、
前記通知手段は、前記多重化手段が前記多重化データ列を送信する通信回線を確立する状態、又は前記多重化手段の起動を起点として遅延時間を設定した起動遅延時間が経過する状態、の少なくとも一方の状態の検出に基づいて前記駆動制御部に前記起動タイミングを通知することを特徴とする請求項1に記載の多重化通信システム。
Notifying means for notifying a start timing for starting the drive control unit to a drive control unit for driving and controlling the electromagnetic motor according to the encoder signal;
The notification means is at least a state in which the multiplexing means establishes a communication line for transmitting the multiplexed data string, or a state in which a startup delay time in which a delay time is set starting from the startup of the multiplexing means elapses The multiplexed communication system according to claim 1, wherein the activation timing is notified to the drive control unit based on detection of one state.
前記エンコーダは、前記エンコーダ信号を同期式通信で出力するものであり、
受信側において、
前記多重化データ列から復元した前記エンコーダ信号を、前記通信回線のデータ転送レートと前記同期式通信のデータ出力間隔時間に応じて予め設定されたデータ量だけ蓄積した後に、蓄積した前記エンコーダ信号を前記同期式通信で前記駆動制御部に出力するバッファ部を備えることを特徴とする請求項2に記載の多重化通信システム。
The encoder outputs the encoder signal by synchronous communication,
On the receiving side,
The encoder signal restored from the multiplexed data sequence is accumulated by a data amount set in advance according to the data transfer rate of the communication line and the data output interval time of the synchronous communication, and then the accumulated encoder signal is The multiplexed communication system according to claim 2, further comprising a buffer unit that outputs to the drive control unit through the synchronous communication.
前記エンコーダは、前記エンコーダ信号を半2重通信で出力するものであり、
前記半2重通信の送信及び受信の切り替えを処理する送受信切替手段を備え、
前記送受信切替手段は、前記半2重通信により伝送されるデータの先頭ビットの立ち上がり、又は立ち下がりで送信の開始を検出して切り替えを処理し、予め設定された終了フラグを検出した回数で送信の終了を検出して切り替えを処理することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の多重化通信システム。
The encoder outputs the encoder signal by half-duplex communication,
A transmission / reception switching means for processing switching between transmission and reception of the half-duplex communication;
The transmission / reception switching means detects the start of transmission at the leading or trailing edge of the first bit of data transmitted by the half-duplex communication, processes the switching, and transmits the number of times when a preset end flag is detected. 4. The multiplexed communication system according to claim 1, wherein the switching is processed by detecting the end of.
前記駆動制御部と前記エンコーダとは互いの通信プロトコルが異なるものであり、前記エンコーダが自身の前記通信プロトコルの形式で出力する前記エンコーダ信号を、前記駆動制御部の前記通信プロトコルの形式に変換するプロトコル変換手段を備えることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の多重化通信システム。   The drive control unit and the encoder have different communication protocols, and the encoder signal output in the format of the communication protocol of the encoder is converted into the format of the communication protocol of the drive control unit. 4. The multiplexed communication system according to claim 2, further comprising protocol conversion means. 前記多重化手段は、光ファイバーケーブル、LANケーブル及びUSBケーブルの少なくとも一つの通信媒体を介して前記多重化データ列を送信することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の多重化通信システム。   6. The multiplexing according to claim 1, wherein the multiplexing means transmits the multiplexed data string via at least one communication medium of an optical fiber cable, a LAN cable, and a USB cable. Communication system. 可動部によりワークを保持して作業を実施する作業用ロボットであって、
前記作業に拘わるデータの伝送を請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の多重化通信システムにより伝送することを特徴とする作業用ロボット。
A working robot that holds a work by a movable part and performs work,
7. A work robot characterized in that the data relating to the work is transmitted by the multiplexed communication system according to claim 1.
前記可動部は、前記電磁モータ及び前記エンコーダを有し、
前記エンコーダから出力され前記多重化通信システムにより伝送される前記エンコーダ信号を受信して前記電磁モータを駆動制御する駆動制御部を固定部に備えることを特徴とする請求項7に記載の作業用ロボット。
The movable part has the electromagnetic motor and the encoder,
The work robot according to claim 7, further comprising: a drive control unit that receives the encoder signal output from the encoder and transmitted by the multiplexed communication system and controls the drive of the electromagnetic motor in the fixed unit. .
前記駆動制御部から前記可動部の前記電磁モータに供給する電源を、前記多重化手段が前記多重化データ列を送信する通信回線とは別に設けられた電源線により供給することを特徴とする請求項8に記載の作業用ロボット。   The power supplied from the drive control unit to the electromagnetic motor of the movable unit is supplied by a power line provided separately from a communication line through which the multiplexing unit transmits the multiplexed data string. Item 9. The working robot according to Item 8. 前記可動部を前記固定部に対して相対的に複数の方向に移動させ、前記複数の方向の各々に対応して設けられる複数の移動機構を備え、
前記多重化通信システムは、前記複数の移動機構のうち少なくとも1つの移動機構に拘わるデータのみを伝送することを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の作業用ロボット。
Moving the movable part in a plurality of directions relative to the fixed part, comprising a plurality of moving mechanisms provided corresponding to each of the plurality of directions;
The work robot according to claim 8 or 9, wherein the multiplexed communication system transmits only data related to at least one of the plurality of moving mechanisms.
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